本文來(lái)自微信公眾號(hào)：明白知識(shí)（ID：mingbaizhishi），作者：明白知識(shí)er

人類有史以來(lái)最大的腦洞是什么？答案或許千奇百怪，而一個(gè)可能的回答是，把火星“復(fù)制”成地球，進(jìn)行“火星改造”和“火星殖民”。那么，火星究竟會(huì)不會(huì)成為下一個(gè)地球？這個(gè)問(wèn)題關(guān)乎人類的未來(lái)，也關(guān)乎現(xiàn)在。

火星比地球小得多，但屬于太陽(yáng)系與地球最類似的行星，從圖上可以看出火星上面類似地球的山脈，以及上方的極地。圖片來(lái)源：The Independent

畢竟，在2021年前后，世界正在上演“火星熱”。不僅各國(guó)趁火星的“發(fā)射窗口期”向火星發(fā)射探測(cè)器，且各大商業(yè)航天公司也都在為“火星殖民”做著準(zhǔn)備。如果“火星殖民”壓根就是一場(chǎng)大夢(mèng)，是不是這些工作就打了水漂呢？

火星變地球是一場(chǎng)驚心動(dòng)魄的智力游戲，誰(shuí)能開(kāi)出最大的腦洞，想出最靠譜的辦法，誰(shuí)就可能改變?nèi)祟惖奈磥?lái)。

火星如何地球化？

想要火星變成地球，先要看看它有沒(méi)有潛力?；鹦桥c地球比較類似的地方主要有三點(diǎn)：

第一，火星一天的時(shí)間是24小時(shí)40分鐘，和地球最接近。一年雖然有687天，卻有和地球類似的季節(jié)。

第二，火星的轉(zhuǎn)軸傾斜角度和地球相當(dāng)類似。

第三，火星上有氧氣也有水。

這些都讓火星成為太陽(yáng)系中和地球最接近的星體，從距離和相似性兩方面比較，火星也是目前發(fā)現(xiàn)的最有可能地球化的星體，其成本相對(duì)其他星體可能也是最低的。

NASA構(gòu)想的第一批火星移民。圖片來(lái)源：NASA

但是，火星也和地球有很多不同，這使得改造火星仍然非常有挑戰(zhàn)性。主要有以下幾點(diǎn)：

第一，火星質(zhì)量較小，重力不到地球的40%，因此火星沒(méi)有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)，不能像地球那樣抵御太陽(yáng)輻射，也無(wú)法形成地球這樣的大氣。

第二，火星的大氣層很稀薄，只有地球的0.7%。而且，火星的大氣中，95%是二氧化碳，氧氣只有0.1%。相比之下，地球的大氣有20%的氧氣，只有0.04%的二氧化碳。

第三，火星由于大氣稀薄，溫差極大，最高氣溫大概有27℃，而最低氣溫卻能達(dá)到-143℃。要知道，地球上勘測(cè)到的最低溫也不會(huì)超過(guò)-90℃。人體能接受的最低溫度大概在-40℃左右，顯然無(wú)法在火星的環(huán)境中生存。

第四，火星氣壓極低，只有6百帕，大約是地球表面氣壓的0.6%，遠(yuǎn)低于人體可承受的“阿姆斯特朗極限”61.8百帕。人只要在火星上暴露，就會(huì)血液沸騰，然后原地爆炸。

第五，火星的表面分布著廣泛的氧化鐵。土壤中還有另一種有毒化合物——高氯酸鹽，在這樣的土壤中，植物難以生長(zhǎng)。

如何解決這些問(wèn)題，讓火星宜居呢？科學(xué)家們幾十年來(lái)都在比著開(kāi)腦洞?？偨Y(jié)起來(lái)，想要使火星地球化，大概需要四個(gè)步驟：

1. 建立磁場(chǎng)

2. 改造大氣和溫度

3. 改造水、氣體和土壤

4. 適應(yīng)火星生活

四個(gè)步驟中，第一個(gè)聽(tīng)起來(lái)最奇怪，因?yàn)榇艌?chǎng)似乎看不見(jiàn)摸不到，要如何建立？關(guān)鍵是，磁場(chǎng)有什么用呢？對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，作用超乎想象，它最大的作用是抵擋住太陽(yáng)風(fēng)。

太陽(yáng)其實(shí)就是每分每秒在爆炸的許多核彈。人類造過(guò)的最大核彈是沙皇核彈，它只有太陽(yáng)每一秒釋放能量的18億分之一。

沙皇核彈（Tsar Bomba）如果在巴黎市區(qū)爆炸的話，將完全將這座城市抹除。圖片上紅色圓圈之內(nèi)意味著被完全破壞，該圓圈的半徑為35公里。黃色圓圈是火球的大小，半徑為3.5公里。圖片來(lái)源：sci-news.com

這么大的核爆，產(chǎn)生的輻射是難以描述的。之所以這些輻射沒(méi)有把地球上的生物都?xì)⑺?，就是因?yàn)榇艌?chǎng)的存在。磁場(chǎng)像一個(gè)盾牌一樣，讓大部分太陽(yáng)風(fēng)在地球的兩邊擦肩而過(guò)。剩下的則由大氣層再進(jìn)行攔截。

地球的磁場(chǎng)是從地球內(nèi)部延伸到太空幾萬(wàn)公里，其面對(duì)太陽(yáng)的一面會(huì)形成一個(gè)弓形震波，將太陽(yáng)風(fēng)擋住，使其從地球兩側(cè)掠過(guò)。在弓形震波的內(nèi)側(cè)是一層層的磁層，磁層和地球之間的弧形地帶是等離子層。圖片來(lái)源：NASA

沒(méi)有多少磁場(chǎng)和大氣的火星常年受太陽(yáng)風(fēng)吹拂，才變成現(xiàn)在寸草不生的樣子。想要火星地球化，就必須加強(qiáng)火星的磁場(chǎng)，讓它足以抵御太陽(yáng)風(fēng)。

怎么才能加強(qiáng)火星的磁場(chǎng)呢？

一開(kāi)始，科學(xué)家的想法也比較簡(jiǎn)單粗暴，想要直接在火星上赤道上鋪設(shè)一圈超導(dǎo)體螺線管，并接在一個(gè)巨大的電流源上。這種做法的好處是不需要任何新的發(fā)明，但問(wèn)題在于，這么做在地球上都需要一筆巨款，更別提火星了。

直到2017年，美國(guó)科學(xué)家詹姆斯·格林（James L. Green）提出，也許把磁場(chǎng)放在火星和太陽(yáng)之間，成本會(huì)更低，效果也更好。按照格林的建議，這個(gè)磁場(chǎng)應(yīng)放置在火星和太陽(yáng)之間的拉格朗日點(diǎn)（Lagrangian point）上，效果最佳。

拉格朗日點(diǎn)又稱平動(dòng)點(diǎn)（libration point），是兩個(gè)星體間的一個(gè)相對(duì)靜止的平衡點(diǎn)。放在這個(gè)位置，磁場(chǎng)相對(duì)穩(wěn)定許多，也不需要總?cè)ゾS護(hù)。據(jù)格林推測(cè)，有了這個(gè)護(hù)盾的保護(hù)，火星的大氣就可能在短短幾年的時(shí)間達(dá)到地球氣壓的一半。

磁場(chǎng)L1抵擋太陽(yáng)輻射的模型，該設(shè)施又名磁屏蔽，可以為火星創(chuàng)造一個(gè)適宜生命生存的基本環(huán)境。L1指的是拉格朗日點(diǎn)的一個(gè)位置，兩個(gè)星體之間的拉格朗日點(diǎn)共有五個(gè)。圖片來(lái)源：NASA

為火星建立一個(gè)磁場(chǎng)護(hù)盾確實(shí)是很巧妙的辦法，人類有沒(méi)有可能建成呢？

據(jù)模型推算，想要建造這樣的一個(gè)護(hù)盾，大概需要1~2T磁力的磁鐵。T是磁場(chǎng)的單位特斯拉，這個(gè)單位是相當(dāng)大的單位，因?yàn)橐话愕拇盆F只有0.3T磁力，地球的磁場(chǎng)在表面一般只有0.25到0.65高斯，而1T相當(dāng)于1萬(wàn)高斯。

人類目前在地球上倒是可以建造1200T的磁場(chǎng)，但只能維持100微秒，而一般的核磁共振有3T左右。因此，建造一個(gè)這樣強(qiáng)度的磁場(chǎng)，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)并不難，但它的體量卻需要很大，而且關(guān)鍵在于如何把它送過(guò)去，然后安置在宇宙空間中。這，需要許多人類現(xiàn)在沒(méi)有的技術(shù)。在現(xiàn)在階段，我們還只能假設(shè)。

假設(shè)有一天真的順利建造了磁場(chǎng)，迎面而來(lái)的就是第二個(gè)問(wèn)題，如何改造火星的大氣，包括大氣的成分、氣壓和溫度。這一點(diǎn)看起來(lái)似乎沒(méi)有磁場(chǎng)那么難，但實(shí)際上卻可能更有挑戰(zhàn)性。

火星的大氣中雖然二氧化碳含量很高，但它的大氣太稀薄。所以想讓火星適宜人類，首先要做的還不是往火星上投放氧氣，而是讓火星溫度升高，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，在火星上裹上一層保護(hù)層，然后再調(diào)整各類氣體的比重。

幸好，人類是制造溫室效應(yīng)的行家。不過(guò)科學(xué)家們的解題思路各有不同。

第一種方法是在火星上引入氨氣（NH3）。氨也是全球變暖的元兇之一。

采用氨的好處是，可以就地取材。由于大量小行星、彗星上都存有氨，可以通過(guò)改變這些星體的軌道，通過(guò)讓其撞擊火星，給火星帶來(lái)氨。而撞擊還可以帶來(lái)熱量，使火星上的冰融化成水，進(jìn)一步增強(qiáng)大氣循環(huán)。

這種間接的方式，看起來(lái)很有可行性。不過(guò)，也有科學(xué)家對(duì)此表示反對(duì)，他們認(rèn)為氨在火星大氣下是不穩(wěn)定的。在氨來(lái)到火星之后的幾個(gè)小時(shí)，就會(huì)分解成氮和氫，這兩種氣體很可能都會(huì)迅速耗盡。

無(wú)奈之下，另一群科學(xué)家又提出了甲烷說(shuō)，但后來(lái)卻發(fā)現(xiàn)甲烷可能和氨氣沒(méi)什么區(qū)別，都不會(huì)真正在大氣中居住下來(lái)。于是，科學(xué)家們又開(kāi)始琢磨另外的辦法。

氟化合物開(kāi)始被考慮，尤其是六氟化硫（SF6）、氯氟烴（CFC）和全氟化碳（PFC），它們都會(huì)產(chǎn)生比二氧化碳更強(qiáng)大的變暖效應(yīng)。

不過(guò)，由于火星本身?yè)碛械姆⒉欢啵?/strong>或者不容易開(kāi)采。最好的辦法是用火箭裝載足夠的氟化合物撞擊火星，只是需要的氟化合物可能有幾千噸。這樣，成本就上來(lái)了。

先不考慮氟化合物的成本和容納的成本。僅僅建造一個(gè)火箭目前都需要1億美金左右，而現(xiàn)在的火箭平均載重一般不超過(guò)20噸，要運(yùn)送幾千噸的氟化合物，造價(jià)至少也有幾百億美金。更不用說(shuō)這個(gè)過(guò)程中的人力成本和時(shí)間成本了。

效果更好的方法也許是用二氧化碳?xì)饽z覆蓋火星，讓火星產(chǎn)生溫室效應(yīng)。這種氣凝膠很輕，穩(wěn)定性也很好，問(wèn)題是這一技術(shù)從1980年代才開(kāi)始成熟，成本也比其他方案更高。

氣凝膠（aerogel），由氣體取代液體在凝膠中的位置制造而成。1931年由美國(guó)科學(xué)家塞繆爾·奇石樂(lè)（Samuel Stephens Kistler）發(fā)明，1980年代末期開(kāi)發(fā)出第一個(gè)二氧化碳?xì)饽z。該物質(zhì)堅(jiān)硬而干燥，極輕，吸濕，隔熱性極好。圖為氣凝膠阻斷火焰燒毀鮮花。圖片來(lái)源：sci-news.com

在所有改變火星大氣的方案中，最極端的要數(shù)核爆火星的方案，就是向火星扔核彈。

核彈的成本不算高，它巨大的爆炸會(huì)使火星兩極和地下的冰蓋融化，燃燒和蒸發(fā)產(chǎn)生大量二氧化碳、氫氣和氧氣。而冰的融化則會(huì)在火星制造5米到11米深的海洋。核彈策略也是馬斯克（Elon Musk）一度相當(dāng)支持的做法。

這個(gè)方案之所以可行性很低，是因?yàn)楹吮苍S會(huì)帶來(lái)溫度，但可能提高火星的輻射，并且可能讓火星進(jìn)入漫長(zhǎng)的核冬天，最后適得其反。而且，即便用核武器來(lái)釋放二氧化碳和氧氣，這些二氧化碳和氧氣也未必能形成真正有效的大氣層。

改變火星的大氣是一場(chǎng)巨大的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，而只要大氣真的能因此改變，火星的溫度自然會(huì)升高。

目前火星的平均溫度低，一方面是因?yàn)闆](méi)有大氣，還有就是缺乏水。大氣相當(dāng)于衣服，水則是衣服里留住熱量的內(nèi)襯。火星之所以留不住熱，有一個(gè)原因就是大地的散熱太快。想要提高溫度一種想法就是解放火星上的水，讓水更多地留住溫度。但在這之前，還是要制造一個(gè)不至于讓水再次冰凍的大氣。這兩點(diǎn)是相輔相成的。

除了引入其他氣體或核爆的方法，還有一種成本很高但比較穩(wěn)定的辦法，就是在火星上建造鍍鋁薄膜制成的反光鏡子，將這些鏡子安置在環(huán)繞火星的軌道上，用來(lái)增加日照，從而提高溫度。

如果能夠加厚火星的大氣，提高溫度，將冰融化，那么剩下的工作就是調(diào)整氣體的成分了。對(duì)于這些，科學(xué)家有更多的腦洞。

在火星居住

調(diào)整火星的水、氣體和土壤，雖然是火星地球化的第三個(gè)步驟，卻是最早被嚴(yán)肅思考的。早在1961年，著名天文學(xué)家、科普作家卡爾·薩根（Carl Sagan）就提出過(guò)一個(gè)看似荒誕不經(jīng)的大膽設(shè)想。

卡爾·薩根是美國(guó)著名的天文學(xué)家、天體物理學(xué)家和科普作家，也是非政府組織天文研究機(jī)構(gòu)行星學(xué)會(huì)的創(chuàng)始人，同時(shí)，他也是天文生物學(xué)的創(chuàng)始人。圖片來(lái)源：ABC News

當(dāng)時(shí)他想要改造金星，他提出要在金星的上釋放大量的藻類，讓這些藻類來(lái)吸收二氧化碳并釋放氧氣。但是后來(lái)蘇聯(lián)對(duì)金星大量探測(cè)后發(fā)現(xiàn)，金星大氣條件太嚴(yán)苛，找不到能在那里存活的藻類。而就算找到了，藻類也會(huì)由于落入高溫的內(nèi)大氣層而被重新氧化，再次變成二氧化碳。

后來(lái)，卡爾·薩根就把目光投向了火星，想要在火星上依樣畫(huà)葫蘆。1973年，他寫(xiě)了一篇文章來(lái)討論在火星上搞行星工程，這一次引起了NASA的注意，科學(xué)家普遍認(rèn)為改造火星大氣不是不可能的。

現(xiàn)在，科學(xué)家注意到，如果前兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)了，那么再往火星的水和陸地上投放大量的藻類和地衣，的確可以改造空氣，吸收二氧化碳和排出氧氣。而且，如果屆時(shí)植物的效率不夠高，還可以直接通過(guò)電解的方式來(lái)改造。

當(dāng)火星的溫度和大氣的成分都改變以后，火星的氣壓也會(huì)升高。如果火星能夠達(dá)到190百帕，那么在火星上就不再需要壓力服。

有了這些之后，人的移居可能性就會(huì)迅速提高了。需要解決的似乎只是如何建造房屋和如何種植食物。關(guān)于這些，科學(xué)家的腦洞更大了。

在火星上，也有同地球相似的“熔巖管”，這是地表下巖漿流動(dòng)的通道，冷卻后形成均勻的隧道，在熔巖管中居住可以免遭輻射，也更容易進(jìn)行封閉工程。這些“熔巖管”將是很好的人類居住點(diǎn)。

熔巖管指的是地下熔巖的天然通道，火山噴發(fā)時(shí)巖漿會(huì)從這里流出，之后則會(huì)冷卻成為通道。在月球和火星都有類似的熔巖管。圖片來(lái)源：Wikipedia

有了選址之后，人類就會(huì)利用人工智能技術(shù)從火星表面挖掘材料，加工成類似混凝土的材質(zhì)，再通過(guò)3D打印使結(jié)構(gòu)擴(kuò)大成人類棲息地。實(shí)際上，NASA常常有開(kāi)腦洞大賽，鼓勵(lì)全球有志之士設(shè)計(jì)建筑，這些建筑包括冰屋、真菌設(shè)計(jì)等。

有一種設(shè)想是，人類甚至可以不需要完全改造火星，就可以在火星居住。這種設(shè)計(jì)是一系列氣泡房，在這些建筑中，有適應(yīng)地球的重力，以及空氣和水。人們居住在一個(gè)個(gè)和地球完全一樣的環(huán)境中，與世隔絕。

這些建筑就像一個(gè)個(gè)吸附在火星上的蟲(chóng)卵一樣，保護(hù)人類不受外界惡劣條件的干擾，并互相連接。一旦這種技術(shù)確定成熟可應(yīng)用，不只是火星，在其他星球上也可以照搬。

由亞克·英格斯集團(tuán)（Bjarke Ingels Group）設(shè)計(jì)的火星建筑在迪拜的沙漠試驗(yàn)，迪拜在2017年就宣布將在一個(gè)世紀(jì)內(nèi)殖民火星。圖片來(lái)源：Bjarke Ingels Group

而且，這些定居點(diǎn)的材料通常就在星球或太空中。比如，火星上就有足量的“鐵”和“硅”可以用來(lái)建造這些建筑。在建筑中，植物可以培育，并繞過(guò)火星的有毒土壤，建立地下的水培溫室。為此，人們可以創(chuàng)造特殊的照明條件、封閉的水循環(huán)系統(tǒng)或利用專門(mén)培育的轉(zhuǎn)基因種子來(lái)完成種植。

可以發(fā)現(xiàn)，要解決這些問(wèn)題，離不開(kāi)技術(shù)的全面變革和大量的能源供給。而且，它們都比我們想象的時(shí)間要長(zhǎng)得多，幾乎每一項(xiàng)都需要上百年才能做到。假設(shè)這些都能解決，火星就擁有人類生存的所有必要條件：磁場(chǎng)、大氣、水、氧氣和糧食。

問(wèn)題是，這些真的能實(shí)現(xiàn)嗎？

人類能否征服火星？

想象永遠(yuǎn)是美好的，但現(xiàn)實(shí)往往并不如意。現(xiàn)實(shí)中，不要說(shuō)火星地球化，就連能不能去到火星都是一個(gè)問(wèn)題。

目前，人類還沒(méi)有登上過(guò)火星，只是派去了一些探測(cè)器在火星著陸，再向地球傳送一些數(shù)據(jù)。從這一點(diǎn)看，想要使火星變成地球，并居住其上，至少需要幾百年，乃至上千年或更長(zhǎng)時(shí)間，依舊無(wú)比遙遠(yuǎn)。

不過(guò)，從另一個(gè)角度看，人類從航天至今，才只有短短半個(gè)多世紀(jì)，占人類文明史的不到百分之一，占人類歷史的不到萬(wàn)分之一的時(shí)間。僅僅這么短的時(shí)間，人類就完成了登月和探測(cè)火星，這一成就還是讓人感到振奮的。

1965年，NASA發(fā)射的“水手4號(hào)”第一次掠過(guò)火星；1971年，蘇聯(lián)的“火星3號(hào)”第一次登陸火星；1976年“海盜2號(hào)”傳回第一張火星的彩色圖；2001年“火星全球勘測(cè)者”完成了對(duì)火星的地圖繪制；如今，各國(guó)已經(jīng)能夠向火星發(fā)射探測(cè)器，并一次性完成環(huán)繞、登陸、巡視的任務(wù)。

2021年5月15日，中國(guó)的天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在火星著陸，祝融號(hào)火星車(chē)在火星表面的巡視探測(cè)也已經(jīng)進(jìn)行了一段時(shí)間。

祝融號(hào)火星車(chē)的效果圖。圖片來(lái)源：CNSA

而在2020年的7月份，趕在火星26個(gè)月一回的“發(fā)射窗口期”內(nèi)，美國(guó)、阿聯(lián)酋也相繼發(fā)射了探測(cè)器去往火星，與中國(guó)一道進(jìn)行“同場(chǎng)競(jìng)技”。

2021年2月份，天問(wèn)一號(hào)與阿聯(lián)酋的“希望號(hào)”（Hope Mars probe）就已經(jīng)進(jìn)入了環(huán)火軌道，而美國(guó)的“毅力號(hào)”（Perseverance）探測(cè)器則在2月18日就已經(jīng)成功降落火星。（參見(jiàn)《人類對(duì)火星的熱情，為何在今年爆發(fā)？》）

美國(guó)的毅力號(hào)探測(cè)器。圖片來(lái)源：NASA

馬斯克的公司SpaceX這些年在航天上的技術(shù)創(chuàng)新也是巨大的。馬斯克致力于建立低成本的太空商業(yè)與星球間的無(wú)障礙通訊。

與貝索斯想要在地球軌道上建造生活區(qū)的想法不同，馬斯克主要把精力放在火星上。圖片來(lái)源：Wonderful Engineering

2008年，SpaceX發(fā)射了獵鷹一號(hào)，是世界首個(gè)由私企投資發(fā)射的軌道級(jí)液體燃料火箭；2015年，獵鷹九號(hào)運(yùn)載火箭在發(fā)射后成功回收，是航天史上第一個(gè)能重復(fù)多次使用一級(jí)助推器的液體燃料運(yùn)載火箭，大大降低了航天成本。

SpaceX公司的星際飛船。圖片來(lái)源：New Scientist

馬斯克還宣布，將在2024年發(fā)射載人航天器登陸火星，為火星殖民邁出關(guān)鍵一步。

上述的成就已經(jīng)不容小覷，不過(guò)，距離把人送到火星并安全返回，其實(shí)還是超乎想象的遙遠(yuǎn)。按照目前的技術(shù)，去往火星需要多少錢(qián)，又需要多長(zhǎng)時(shí)間呢？

根據(jù)航天機(jī)構(gòu)的預(yù)估，從地球到火星，如果利用“霍曼轉(zhuǎn)移軌道”大約也至少需要9個(gè)月時(shí)間。即使增加燃料也需要6~7個(gè)月的時(shí)間。需要的花費(fèi)也不少，按照以往將宇航員送上太空的方式來(lái)計(jì)算，在每個(gè)人身上投入的成本約為100億美元，代價(jià)太高。

2021年7月20日，世界首富貝索斯剛剛完成了自己的首次太空旅游。但貝索斯的旅行，只是到太空冒了個(gè)泡就回來(lái)，每一個(gè)乘客一分鐘卻要花掉200萬(wàn)美元。

貝索斯（左二）和一起太空旅行的宇航員，左一是貝索斯的弟弟，另外兩個(gè)是18歲的青年戴曼和82歲的芬克。貝索斯搭乘的火箭是自己公司藍(lán)色起源的火箭“新謝潑德號(hào)”（New Shepard），該火箭當(dāng)天從美國(guó)得克薩斯州發(fā)射，觸達(dá)106公里的太空。貝索斯的旅行打破了過(guò)去最年長(zhǎng)和最年輕的宇航紀(jì)錄，也是世界首富第一次太空旅行。然而，由于只是剛剛進(jìn)入太空幾分鐘就回來(lái)，貝索斯遭到了馬斯克的嘲笑。

為了解決火星移居問(wèn)題，世界各國(guó)和商業(yè)公司正在越來(lái)越多地行動(dòng)。好消息是，目前還沒(méi)有哪個(gè)難題導(dǎo)致整個(gè)計(jì)劃被完全放棄。這也許就是希望所在。

目前人類都做了哪些努力和預(yù)估呢？

美國(guó)猶他州有一個(gè)火星沙漠研究站（Mars Desert Research Station），在那里有著直徑長(zhǎng)達(dá)8米的模擬太空艙，研究人員會(huì)按照太空的飲食、通訊來(lái)生活，模擬火星的環(huán)境。

位于美國(guó)猶他州的火星沙漠研究站。圖片來(lái)源：The Mars Society

除此之外，美國(guó)的肯尼迪航天中心、以色列的火星居住實(shí)驗(yàn)室，也在做同樣的事。中國(guó)在甘肅的戈壁沙漠和青海的柴達(dá)木盆地建立了火星模擬基地，宇航員可以在這里進(jìn)行生存技能的訓(xùn)練，公眾也可以來(lái)體驗(yàn)火星生活。

荷蘭的非盈利組織“火星一號(hào)”宣布會(huì)在2023年選出4人搭載宇宙飛船去往火星，成為第一批“火星移民”。消息一出，就有20萬(wàn)人提交了申請(qǐng)，直到?jīng)Q賽都還留有663名選手。化學(xué)家泰勒（Taylor Rose Nations）就是其中之一，他說(shuō)：

“如果我能去火星，成為一只人類小白鼠，我愿意把我的身體捐獻(xiàn)給科學(xué)。我覺(jué)得這對(duì)我個(gè)人來(lái)說(shuō)是值得的，雖然這是一件自私的事情，但是轉(zhuǎn)過(guò)身去看看地球，這是我畢生的夢(mèng)想。”

阿聯(lián)酋也規(guī)劃過(guò)一個(gè)雄心勃勃的圖景，100年內(nèi)在火星建造擁有60萬(wàn)居民的城市。當(dāng)然，這有點(diǎn)過(guò)于樂(lè)觀了。馬斯克則表示將在2050年運(yùn)送100萬(wàn)人去到火星，而他自己也承認(rèn)這是“雄心壯志”。

國(guó)際宇航大會(huì)上，馬斯克發(fā)表對(duì)火星殖民的構(gòu)想。圖片來(lái)源：Spaceflight Now

馬斯克還有很多相當(dāng)“科幻”的想法。如為建立一個(gè)太陽(yáng)系內(nèi)的通訊基礎(chǔ)建設(shè)而準(zhǔn)備的“星鏈”計(jì)劃。為了解決成本和時(shí)間的問(wèn)題，馬斯克還設(shè)想每趟太空航行能夠裝載100人至200人，就可以把成本降至20萬(wàn)美元/人（相當(dāng)于美國(guó)一棟普通住宅的價(jià)格），這樣就能實(shí)現(xiàn)更多人類去往火星。

而如果技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，發(fā)明出“可變比沖磁等離子體火箭”“核熱火箭”等，人類就可以在40天內(nèi)甚至是半個(gè)月內(nèi)到達(dá)火星，會(huì)比目前200多天要縮短10倍左右。

當(dāng)然，如果這些都實(shí)現(xiàn)了，還有火星地球化的那些難題在前面等著。而就算火星也已經(jīng)地球化了，人類還是要面臨很多問(wèn)題。比如在改造火星和殖民的過(guò)程中，人類可能還要面臨一系列倫理問(wèn)題，如基因改造、移民權(quán)利、資源歸屬等。

如果居住在火星上，人類還要面對(duì)火星的低重力和高輻射。NASA就表示，更高的輻射可能加速衰老，并導(dǎo)致記憶力下降、患癌幾率上升等問(wèn)題。

太空輻射的主要來(lái)源。圖片來(lái)源：PMC

而低重力可能會(huì)導(dǎo)致人的肌肉萎縮、骨質(zhì)流失、體液分布不良、視力減退、免疫力降低等問(wèn)題。

NASA的雙胞胎實(shí)驗(yàn)圖片，左邊是哥哥馬克·凱利（Mark Kelly），右邊是斯科特·凱利（Scott Kelly）。在太空站待了300多天后，科學(xué)家們對(duì)兩人進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)由于重力和輻射的緣故，斯科特的細(xì)胞衰老得更快，并出現(xiàn)了其他問(wèn)題。圖片來(lái)源：ABC News

除此之外，火星由于沒(méi)有衛(wèi)星，也就沒(méi)有潮汐，這對(duì)人的精神和身體都有一定影響。總之，探索火星目前還是起步階段，最終人類能不能生活在火星上仍然是未知的。連狂熱的馬斯克也承認(rèn)：

“在現(xiàn)有技術(shù)條件下，即便你擁有無(wú)限財(cái)力也去不了火星。”

這就不得不問(wèn)另一個(gè)問(wèn)題，除了火星殖民，我們還有別的選擇嗎？

選擇的未來(lái)

首先，我們可不可以呆在地球上永遠(yuǎn)不出去呢？這個(gè)取決于人類的壽命和地球的情況。如果地球在沒(méi)有變?cè)阒?，人類就已?jīng)滅絕，其實(shí)要不要飛出地球也就無(wú)所謂了。

但是人類總是希望自己能夠延續(xù)下去。想要延續(xù)下去，就不能在一棵樹(shù)上吊死。地球雖然理論上還有幾十億年的壽命，但我們不能保證這些時(shí)間都是適合人類生存的。

近年來(lái)，地球面臨著氣候變暖、冰川融化等環(huán)境問(wèn)題，極端天氣頻發(fā)，地震、火山噴發(fā)這樣的災(zāi)難在各地上演；同時(shí)，科學(xué)也讓人類意識(shí)到，小行星撞擊、磁極翻轉(zhuǎn)等滅世災(zāi)難雖然概率很小，卻不代表完全沒(méi)有可能。

人類就算不想離開(kāi)地球，也最好有離開(kāi)地球去星際殖民的能力。所以科學(xué)家需要為人類的未來(lái)想一個(gè)萬(wàn)全之策。

從伽利略（Galileo Galilei）舉起望遠(yuǎn)鏡到今天，人類對(duì)太空觀察了400余年。這些觀察讓人類意識(shí)到宇宙足夠大，地球并不是唯一可能誕生生命和養(yǎng)育生命的星球。通過(guò)概率的計(jì)算和觀察，宇宙中類似地球的星球不會(huì)太少。這些星球都有可能有大氣層、水源、溫度適宜，可以作為備胎。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在2015年就發(fā)現(xiàn)了一顆極其類似地球的星球，命名為開(kāi)普勒438b。

開(kāi)普勒438b（Kepler-438b）與其母星開(kāi)普勒438的設(shè)想圖。該星球曾經(jīng)被視作宜居星球，然而最新的天文觀測(cè)表明，由于其母星十分活躍且伴隨超級(jí)耀斑現(xiàn)象，該行星存在生命的可能性幾乎為零。圖片來(lái)源：sci-news.com

這顆行星一度被認(rèn)為是最像地球的行星。類似的行星還有開(kāi)普勒442b和開(kāi)普勒452b。其中開(kāi)普勒452b不僅公轉(zhuǎn)周期是300多天，而且距離恒星的距離也和地球類似，被稱為“超級(jí)地球”。

不過(guò)，這些類似地球的行星距離我們實(shí)在是太遠(yuǎn)，基本上距離都大于1000光年，即便乘坐人類目前最快的飛行器，也得2000多萬(wàn)年才能到達(dá)。

比起可能移民的外星系“地球”，在太陽(yáng)系里找終歸還是比較靠譜的。太陽(yáng)系的行星里，有兩大類，一種是完全不需要考慮的，比如木星，土星、天王星、海王星。這些行星構(gòu)造完全和地球不同，有的甚至是氣體行星（比如木星）。另一些，是可以考慮的，一般叫做類地行星，就是水星、金星和火星三個(gè)。

水星、金星、地球、火星的大小對(duì)比。圖片來(lái)源：sci-news.com

水星可以第一個(gè)排除。水星雖然名字里有水，但卻既沒(méi)有大氣，也沒(méi)有水。它的體積比月亮還小，而且它內(nèi)部幾乎沒(méi)有地質(zhì)活動(dòng)。這些都使得水星沒(méi)有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)，無(wú)法抵御太陽(yáng)的輻射。

可是水星又偏偏離太陽(yáng)最近，不斷受到太陽(yáng)的炙烤，它面對(duì)太陽(yáng)的一面有400多攝氏度，而背對(duì)太陽(yáng)的一面卻可以低到零下170度。

水星的這些性質(zhì)，讓它非常不宜人類移民。微弱的磁場(chǎng)和巨大的輻射，讓水星時(shí)刻面對(duì)核爆，不僅住上去近乎癡心妄想，就連探測(cè)它都是難度極大的。人類目前也只有2001年NASA的信使號(hào)（Messenger）環(huán)繞水星探測(cè)成功的記錄。

比起水星，金星看起來(lái)簡(jiǎn)直就是殖民開(kāi)發(fā)的種子選手，人類一度曾嚴(yán)肅考慮過(guò)移民金星。表面上看，金星靠近宜居帶，與太陽(yáng)距離不算太近，與地球在體積、質(zhì)量和密度上極為類似，在這些方面比火星更像地球。而且，金星擁有大氣，由于比火星大得多，更能存住熱量。

這些表面看起來(lái)的優(yōu)勢(shì)，讓蘇聯(lián)曾把寶壓在了金星身上，在冷戰(zhàn)期間發(fā)射了20多個(gè)探測(cè)器。然而，當(dāng)探測(cè)器到達(dá)金星，人們才意識(shí)到殖民金星在未來(lái)甚至不如殖民水星的概率大。

NASA“麥哲倫號(hào)探測(cè)器”（Magellan spacecraft）拍攝的金星表面。圖片來(lái)源：NBC News

金星的環(huán)境極為惡劣，不可居住，也不可改造。第一，金星的大氣96.5%都是二氧化碳，剩下是氮?dú)?。第二，金星的地表氣壓是地球?0多倍，表面溫度是400多攝氏度。除此之外，金星還和水星一樣有微弱的磁場(chǎng)和太陽(yáng)帶來(lái)的強(qiáng)輻射。這些讓人類的“金星夢(mèng)”只能是個(gè)夢(mèng)。

最后，遠(yuǎn)的行星目前完全指望不上，近的兩個(gè)行星又太惡劣，似乎只剩下火星這一個(gè)希望。

真的是這樣嗎？人類是聰明的物種，從來(lái)不把寶壓在一個(gè)地方。貝索斯就認(rèn)為，改造月球也是一個(gè)辦法，相比火星更加容易。雖然月球的地球化比火星更困難，但可以先拿月球做實(shí)驗(yàn)，在上面建立人類的據(jù)點(diǎn)，哪怕建立全封閉的城市，也可以為未來(lái)的計(jì)劃做準(zhǔn)備。

另外，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二也可能是一個(gè)備選，該星球和地球也有相似之處，不管火星的計(jì)劃成敗與否，木衛(wèi)二也可能是一個(gè)選擇之一。

還有科學(xué)家腦洞更大，認(rèn)為既然改造火星遙遙無(wú)期，可能需要數(shù)百年甚至上萬(wàn)年，那不如改造人類，讓人類進(jìn)化為不那么害怕輻射和不那么需要氧氣和水的物種。

而且，除了將行星地球化以外，也許還有另外的選擇，就是太空居民點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案，即在太空建立一系列人造殖民地。這些殖民地可以在當(dāng)?shù)氐男行遣杉Y源，并可以在多個(gè)軌道上建立。比較著名的設(shè)計(jì)有伯納爾球體（Bernal sphere）、斯坦福環(huán)面（Stanford torus）等。

伯納德球體的構(gòu)想圖。一些科學(xué)家認(rèn)為，人類在外太空建立容納上千萬(wàn)人口的城市也許要比地球化行星更為容易。圖片來(lái)源：NASA

對(duì)于人類未來(lái)的探索，悲觀或者樂(lè)觀都未免短視。這是一場(chǎng)充滿挑戰(zhàn)的道路，也因此而美好。

可以肯定的是，未來(lái)的人一定比今天的人掌握更多的知識(shí)，擁有更加先進(jìn)的技術(shù)。他們也會(huì)想出和今天的我們截然不同的一些方案來(lái)。不管成敗與否，火星殖民等探索都將是一件改變?nèi)祟悮v史的事。那些為此而出現(xiàn)的技術(shù)很可能會(huì)被民用化，改善我們的生活。

那些宇宙的探索者，不只在征服太空，更在服務(wù)于地球上的每一個(gè)人，以及每一個(gè)人的未來(lái)。正如宇宙學(xué)家馬丁·里斯（Martin Rees）在《關(guān)于未來(lái)：人類的前景》（On the Future: Prospects for Humanity）中所寫(xiě)：

“我們（以及我們?cè)诘厍蛏系暮蟠?yīng)該為勇敢的太空冒險(xiǎn)者加油打氣，因?yàn)樗麄儗⒃趲ьI(lǐng)人類未來(lái)和確定二十二世紀(jì)及以后發(fā)生的事情方面發(fā)揮關(guān)鍵作用?！?/p>

火星殖民會(huì)不會(huì)在我們這代人中實(shí)現(xiàn)還未可知，可在世界上，仍有一群人堅(jiān)持仰望星空，這或許就是人類文明能夠不斷延伸、延續(xù)至此的原因。

參考資料

Sarah Fecht.How Should We Design Cities On Mars.Fast Company.2018-03.

George Dvorsky.Humans Will Never Colonize Mars.Gizmodo.2019-07.

Oncotarget.Converging research in radiobiology and biogerontology to enhance human radioresistance for deep space Exploration and colonization.PMA.2018-03.

Rick Miller.Life on Earth and Mars.The Independent.2019-11.

深度解密馬斯克火星殖民計(jì)劃.TechWeb.2017-06.

本文來(lái)自微信公眾號(hào)：明白知識(shí)（ID：mingbaizhishi），作者：明白知識(shí)er